基于EKF的PMSM无传感器控制研究

针对永磁同步电机(PMSM)位置与速度传感器易受外部条件和自身精度的影响,以及PMSM无传感器控制等问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的PMSM非线性预测无传感器控制方法。该方法具有预测性、自适应能力、抗干扰性、易于软件实现等优点。首先,详细分析了PMSM的矢量控制系统数学模型和EKF原理。其次,将EKF算法应用于PMSM的无传感器矢量控制中,即将电机αβ轴电流和电压作为输入变量,经过EKF算法运算,估算出转子转速和转子位置来代替电机的位置与速度传感器。最后,搭建基于MATLAB/Simulink的PMSM无传感器矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明,EKF控制方法能准确估算出电机在空载和负载(随机)时的位置和转速,且具有较好的可预测性和系统响应性。在电机突加负载的情况下,也可以快速恢复到稳定状态,具有较强的抗负载性。     

永磁同步电机无位置传感器控制研究

位置传感器会增加电机控制系统的成本,降低系统的可靠性和性能,在无法安装位置传感器的电机调速场合或在恶劣环境中难以应用.论文针对永磁同步电机给出一种转子位置实时估计方法,利用反电势得到的位置特征点对转子位置进行估计,实现了无位置传感器永磁同步电机的空间矢量控制.实验结果表明,本文提出的估计算法可以实时估计转子位置和转速,采取该算法对无位置传感器永磁同步电机进行矢量控制,算法易于实现,实时性好,电机控制系统调速范围广、运行稳定.     

永磁同步电机无传感器控制系统的仿真研究

研究无传感器永磁电机性能优化问题。无传感器永磁同步电机控制技术具有成本低、体积小,可靠性高等优点。针对传统的传感器为机械式系统成本高、可靠性低的缺点,采用永磁同步电机控制技术领域的一种新的永磁同步电机转子位置、速度估算方法即高频电压信号注入法。文中对高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制技术的基本原理进行了论述,并采用外差方法得到转子位置和速度估计信息,建立了永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真模型,给出了仿真试验结果。仿真结果表明,改进的控制系统响应快,启动过程中转矩脉动小,转速上升平稳,抗扰动性能好,有良好的静、动态性能。     

滑模变控制在CNC精密成型磨削设备上的DSP实现

本文阐述了一种应用在CNC精密成型磨削设备上的新型控制系统,采用基于DSP芯片的永磁同步电机(PMSM)构成其伺服系统.在PMSM矢量控制中,需要利用转子位置信息实现转子磁场高性能的定向控制.本文设计了一个基于滑模观测器的无传感器矢量控制系统,以估算电机转子位置.并介绍了利用DSP实现的软件和硬件设计.仿真结果表明,由该滑模观测器构成的控制系统具有良好的动态性能和稳态品质.     

智能观测器在伺服系统控制中的应用

研究优化伺服控制系统策略,永磁同步电动机( PMSM)的伺服系统优化,可改善电动机系统的稳定性和响应特性.通过提高伺服系统定位精度和抗干扰能力,有效保证机器运行效率.针对传统有速度传感器矢量控制增加了系统复杂度和成本的问题,为优化伺服系统控制结构,提出了一种采用神经网络观测器的伺服系统无速度传感器矢量控制策略.系统中不需要安装传感器来检测PMSM转子位置/速度信号,而是利用神经网络观测器从电机反电动势信号中估算转子位置/速度,从而优化了系统整体结构,减小了系统复杂度.通过对PMSM的伺服系统无速度传感器矢量控制系统的建模与仿真测试,结果表明,所设计的神经网络观测器能够准确估算转子位置/速度,控制系统能够精确跟踪给定转速指令,改进了伺服系统优化控制问题,为实际应用提供了参考.     

基于ESMF算法的永磁同步电机无位置传感器控制

论文综合永磁同步电机控制系统和无位置传感器控制技术的分类和发展趋势,主要研究了基于扩展集员滤波的永磁同步电机的无位置传感器的控制系统。结合扩展集员滤波算法(ESMF)建立了基于ESMF的无传感器PMSM矢量控制系统,实时估算电机的转速和位置。对比了测量转速与估计转速,以及测量位置与估计位置,仿真实验结果表明,基于ESMF的无传感器PMSM矢量控制系统具有快速的转速响应特性和良好的稳定性。     

基于NESO的永磁同步电机无位置传感器控制

由于使用高分辨率的机械传感器会增加永磁同步电机(PMSM)的体积和成本,降低系统的可靠性,因此在电机控制领域引入了无位置传感器控制技术。根据扩张状态观测器的理论,设计了非线性扩张状态观测器(NESO)来观测PMSM的反电动势,实现对电机转子速度和位置的估计,并通过分区分析和Lyapunov理论分析了观测器的收敛性。最后,通过对观测器的仿真实验,验证了NESO能够对系统的转速和位置实现较好的跟踪,并且具有很好的鲁棒性。     

表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器会增加系统成本和测量噪声,且无法应用在一些恶劣环境.论文在研究表贴式采磁同步电机无位置传感器的控制策略的基础上,提出一种基于反电动势的位置估计方法.利用两相旋转坐标系下电机方程的反电势形式,结合前馈控制,计算出转子位置的偏差角度,再采用锁相环结构对电机的相位和速度进行估计.在电机的低速运行阶段改进锁相环结构,保证速度估计精度,并进一步改善系统动态性能.建立了永磁同步电机的仿真模型,验证了该控制方法的可行性.在STM32F103X(ARM)为主控制器的实验平台上实现了所提出的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制方法,实验结果表明该控制方法能够准确估计出电机的转速和转子位置,估计算法简单,系统稳态精度高、响应速度快.     

表贴式永磁同步电机全速度范围无传感器控制

在永磁电机控制系统中编码器等位置传感器的使用增加了系统的复杂性,降低了系统的可靠性和适应性,因而无位置传感器控制方法被提出并得到了广泛的研究.现有的永磁同步电机无传感器控制方法主要进行零低速或中高速条件下转速的估计,缺少零低速向中高速平滑切换的方法研究,存在着适用转速范围有限等问题.利用脉振高频电压信号注入法进行零低速时转子的位置估计,利用模型参考自适应法进行中高速时的转速估计;提出了一种加权法在某一速度范围内将不同控制方法估计的转速进行平滑切换,得出切换区间内平滑的合成估计速度,从而实现表贴式永磁同步电机全速度范围的无传感器控制.对于某一表贴式永磁电机,应用Matlab/Simulink进行了永磁电机无传感器控制系统的仿真分析,仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

永磁同步电机脉振高频电压注入转子位置检测

永磁同步电机的转子位置检测精度直接决定了电机能否平滑起动,为提高转子位置检测精度,提出了基于脉振高频电压注入的表贴式永磁同步电机转子位置检测方法。向永磁同步电机定子绕组中注入脉振高频电压信号,通过电机d、q轴磁路饱和程度的差异,实现永磁同步电机转子初始位置的检测。实验结果表明提出方法的转子位置检测精度高,适用于永磁同步电机的无传感器起动及低转速稳态运行。     

基于SIMULINK的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制的仿真建模

永磁同步电机（PMSM）以其高效率、高功率因数、小体积以及节省电能等优点,在许多领域得到了广泛的应用。主要分析了永磁同步电动机的直接转矩控制系统,采用了基于电机转子磁链矢量角的速度估算方法对无速度传感器控制系统的速度进行估计。利用MATLAB中的Simulink仿真工具箱设计并实现了控制系统的仿真,并对仿真结果进行了分析。仿真结果验证了文中采用的转速观测算法的正确性和可行性。     

永磁同步电机无位置传感器控制及高速重投仿真研究

永磁同步电机(PMSM)在高速运转工况下被重新投入使用,是其在许多关键领域应用不可或缺的重要功能之一.在此工况下,由于电机转子的初始位置未知,会存在观测误差;如果控制不当,将出现电流冲击现象或者引发过流故障.为此,文章从工程实际出发,针对无位置传感器PMSM高速重投的全过程,提出了一种基于三段式控制模式的带速重投方法....     

基于EKF的PMSM无传感器控制系统研究

文章分析了永磁同步电动机(PMSM)在d-q坐标系下的数学模型及其矢量控制原理,提出了一种将扩展卡尔曼滤波(EKF)原理应用于PMSM无传感器控制系统的方法,即在α-β和d-q坐标系下对PMSM的非线性方程进行线性化处理,利用EKF算法对PMSM的转子位置和转速进行实时在线估计,以满足实时控制要求。Matlab/Simulink仿真及dSPACE硬件平台实验结果表明,基于EKF的PMSM无传感器控制系统运行稳定,超调小,动、静态性能良好。     

基于高频注入法的永磁同步电动机无传感器矢量控制

提出了一种在零速或是低速时无传感器的永磁同步电动机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电动机的凸极效应原理,在两相旋转坐标系中注入高频信号来获取无传感器矢量控制时所需转子的精确位置和转速,并在此基础上给出了永磁同步电动机无传感器矢量控制系统。仿真结果表明,该方法能够准确估计转子位置和速度,满足矢量控制的需要。     

无传感器PMSM中基于IGSO优化EKF的速度估计方法

为了提高无传感器永磁同步电机(PMSM)控制系统中速度控制性能,提出一种基于改进群搜索优化(IGSO)算法的扩展卡尔曼滤波(EKF)速度估计方案。首先,分析了PMSM磁场定向控制(FOC)系统模型;然后,将电机的d-q轴电压、电流和转子速度作为状态变量,构建EKF中的状态方程来估计转速和负载。同时,为了提高EKF的估计性能,以估计值与实际值的平方误差积分(ISE)作为适应度函数,通过IGSO算法来优化EKF中的噪声协方差矩阵Q和R,以此获得最优参数。仿真结果表明,提出的控制系统能够精确估计出电机转速并进行有效控制。     

无速度传感器PMSM混沌运动的非奇异快速终端滑模控制

针对永磁同步电机调速系统中速度传感器存在安装缺陷及在某些特定的参数下电机会呈现混沌特性,提出了无速度传感器永磁同步电机滑模控制混沌抑制方法．在无速度传感器运行的永磁同步电机矢量控制调速系统基本框架下,采用非奇异快速终端滑模控制方法来抑制电机的混沌运动．首先在永磁同步电机的混沌模型基础上通过仿真验证了混沌现象的存在;然后利用扩张状态观测器（ESO）估计转速,构成无速度传感器永磁同步电机矢量控制系统;在此基础上设计了非奇异快速终端滑模控制器,当电机在某些参数条件下呈现混沌现象,即刻通过控制器的切入来抑制永磁同步电机的混沌运动．最后通过仿真验证该方法的有效性,保证电机运行稳定和可靠.     

基于高频信号注入法的PMSM无感器检测技术

采用脉振高频电压信号注入法来估计SPMSM转子的速度和位置。通过在估计的转子d轴上注入高频电压信号,利于面贴式永磁同步电机的饱和凸极性,检测对应的含有转子位置信息的电流响应信号来确定转子的位置和转速。通过Matlab仿真实验,证明了脉振高频信号注入法在无传感器控制系统中的可行性和控制效果。     

基于线性型霍尔元件的伺服定位控制与仿真

永磁同步电机广泛应用在中小容量,高精度传动领域。由于永磁电机的转子为永久磁铁,为了获得较好的同步运转,需要得到转子位置信号。为了解决永磁同步电机转子的初始定位,在分析永磁同步电机工作原理,推导出永磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种新的基于线性型霍尔元件的位置及速度检测技术,并以永磁同步电机为被控对象构成伺服控制回路,进行MATLAB平台仿真实验。仿真实验表明,该方法具有较好的稳定性和精确度。     

IRMCF341的无位置传感器PMSM控制系统设计

针对频率自控式永磁同步电动机的转子位置检测问题,提出一种基于IRMCF341的无位置传感器PMSM控制系统,同时采用了通过测量电机定子电流来估算转子位置的方法和PID控制策略。本系统经研究与开发后,在实验样机上做了测试。结果表明,该系统的硬件和软件设计方案及无位置传感器检测方法是可行的,系统不仅获得了良好性能和高可靠性,而且减小了电路体积和噪声。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

本文提出了一种基于滑模变结构控制原理的无位置传感器控制方法。通过分析永磁同步电机的模型,应用滑模变结构控制原理,提出了一种针对永磁同步电机的无位置传感器控制策略。它利用电机中容易测得的定子电流、直流母线电压,通过滑模变结构控制原理来估算转子位置。利用Matlab／Simulink对系统进行了仿真,仿真结果表明,转子位置估算结果基本与实际位置一致。